stringtranslate.com

Нейрит

Неврит или нейронный отросток относится к любому выступу из тела клетки нейрона . Этот выступ может быть либо аксоном , либо дендритом . Этот термин часто используется, когда речь идет о незрелых или развивающихся нейронах, особенно о клетках в культуре , поскольку до завершения дифференцировки может быть трудно отличить аксоны от дендритов . [1]

Развитие нейритов

Развитие нейрита требует сложного взаимодействия как внеклеточных, так и внутриклеточных сигналов. В каждой точке развивающегося нейрита имеются рецепторы, улавливающие как положительные, так и отрицательные сигналы роста со всех направлений в окружающем пространстве. [2] Развивающийся нейрит суммирует все эти сигналы роста, чтобы определить, в каком направлении в конечном итоге будет расти нейрит. [2] Хотя не все сигналы роста известны, некоторые из них были идентифицированы и охарактеризованы. Среди известных сигналов внеклеточного роста — нетрин , хемоаттрактант средней линии, а также семафорин , эфрин и коллапсин — все ингибиторы роста нейритов. [2] [3] [4]

Молодые нейриты часто упакованы пучками микротрубочек , рост которых стимулируется нейротрофическими факторами , такими как фактор роста нервов (NGF). [5] Тау-белки могут способствовать стабилизации микротрубочек путем связывания с микротрубочками, защищая их от белков, разрывающих микротрубочки. [6] Даже после стабилизации микротрубочек цитоскелет нейрона остается динамичным. Актиновые нити сохраняют свои динамические свойства в нейрите, который станет аксоном, чтобы вытолкнуть пучки микротрубочек наружу и удлинить аксон. [7] Однако во всех других нейритах актиновые нити стабилизируются миозином. [8] Это предотвращает развитие нескольких аксонов.

Молекула адгезии нервных клеток N-CAM одновременно объединяется с другой N-CAM и рецептором фактора роста фибробластов , стимулируя тирозинкиназную активность этого рецептора и индуцируя рост нейритов. [9]

Доступно несколько наборов программного обеспечения для облегчения отслеживания нейритов на изображениях.

Слабые эндогенные электрические поля могут использоваться как для облегчения, так и для направления роста отростков нейритов клеточной сомы. ЭП умеренной силы использовались для направления и усиления роста нейритов как на мышиных , так и на мышиных моделях, а также на моделях ксенопуса . Совместное культивирование нейронов с электрически выровненной глиальной тканью также стимулирует рост нейритов, поскольку она богата нейротрофинами , которые способствуют росту нервов .

Установление полярности

В пробирке

Недифференцированный нейрон млекопитающих, помещенный в культуру, втягивает все уже выросшие нейриты. [10] Через 0,5–1,5 дня после высева в культуру несколько второстепенных нейритов начнут выступать из тела клетки. [10] Где-то между 1,5 и 3 днями один из второстепенных нейритов начинает значительно перерастать другие нейриты. Этот нейрит в конечном итоге станет аксоном . На 4-7 дни оставшиеся второстепенные нейриты начнут дифференцироваться в дендриты. [10] К 7-му дню нейрон должен быть полностью поляризован, иметь функциональные дендриты и аксон. [10]

В естественных условиях

Неврит, растущий in vivo , окружен тысячами внеклеточных сигналов, которые, в свою очередь, могут модулироваться сотнями внутриклеточных путей, и механизмы того, как эти конкурирующие химические сигналы влияют на окончательную дифференцировку нейритов in vivo , точно не изучены. Известно, что в 60% случаев первый нейрит, выступающий из тела клетки, становится аксоном. [10] В 30% случаев нейрит, которому не суждено стать аксоном, первым выступает из тела клетки. В 10% случаев нейрит, который станет аксоном, выступает из тела клетки одновременно с одним или несколькими другими нейритами. [10] Было высказано предположение, что второстепенный нейрит может расширяться наружу до тех пор, пока не коснется уже развитого аксона другого нейрона. В этот момент нейрит начнет дифференцироваться в аксон. Это известно как модель «коснись и пойди». [10] Однако эта модель не объясняет, как развился первый аксон.

Какие бы внеклеточные сигналы ни участвовали в индукции образования аксонов, они передаются по меньшей мере четырьмя различными путями: путем Rac-1, Ras-опосредованным путем, путем цАМФ - киназы печени B1 и путем кальций/кальмодулин-зависимой протеинкиназы. [10] Дефицит любого из этих путей может привести к неспособности развития нейрона. [10]

После формирования одного аксона нейрон должен предотвратить превращение всех остальных нейритов в аксоны. Это известно как глобальное торможение. [10] Было высказано предположение, что глобальное торможение достигается за счет дальнего действия сигнала отрицательной обратной связи, высвобождаемого из развитого аксона и поглощаемого другим нейритом. [11] Однако ни одна сигнальная молекула дальнего действия не была обнаружена. [10] С другой стороны, было высказано предположение, что накопление аксональных факторов роста в нейрите, которому суждено стать аксоном, означает, что по умолчанию происходит истощение аксональных факторов роста, поскольку они должны конкурировать за одни и те же белки. [12] Это приводит к тому, что другие нейриты превращаются в дендриты, поскольку им не хватает достаточных концентраций факторов роста аксонов, чтобы стать аксонами. [12] Это позволило бы реализовать механизм глобального ингибирования без необходимости использования сигнальной молекулы дальнего действия.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Флинн, Кевин С (1 января 2013 г.). «Цитоскелет и инициация нейритов». Биоархитектура . 3 (4): 86–109. дои : 10.4161/bioa.26259. ISSN  1949-0992. ПМК  4201609 . ПМИД  24002528.
  2. ^ abc Валторта, Ф.; Леони, К. (28 февраля 1999 г.). «Молекулярные механизмы расширения нейритов». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 354 (1381): 387–394. дои : 10.1098/rstb.1999.0391. ISSN  0962-8436. ПМК 1692490 . ПМИД  10212488. 
  3. ^ Никлу, Симона П.; Франссен, Эльске HP; Элерт, Эрих М.Э.; Танигучи, Масахико; Верхааген, Йост (1 декабря 2003 г.). «Семафорин 3А, полученный из менингеальных клеток, подавляет рост нейритов». Молекулярная и клеточная нейронауки . 24 (4): 902–912. дои : 10.1016/s1044-7431(03)00243-4. ISSN  1044-7431. PMID  14697657. S2CID  12637023.
  4. ^ Луо, Ю.; Райбл, Д.; Рэпер, JA (22 октября 1993 г.). «Коллапсин: белок в мозге, который вызывает коллапс и паралич конусов роста нейронов». Клетка . 75 (2): 217–227. дои : 10.1016/0092-8674(93)80064-л . ISSN  0092-8674. PMID  8402908. S2CID  46120825.
  5. ^ Медведь, Марк Ф; Коннорс, Барри В.; Парадизо, Майкл А., Нейронаука, исследование мозга, Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; Третье издание (1 февраля 2006 г.). ISBN 0-7817-6003-8 
  6. ^ Цян, Лян; Ю, Вэньцянь; Андреадис, Афина; Ло, Миньхуа; Баас, Питер В. (22 марта 2006 г.). «Тау защищает микротрубочки в аксоне от разрыва катанином». Журнал неврологии . 26 (12): 3120–3129. doi : 10.1523/JNEUROSCI.5392-05.2006. ISSN  0270-6474. ПМК 6674103 . ПМИД  16554463. 
  7. ^ Сяо, Янгуй; Пэн, Инхуэй; Ван, Джун; Тан, Гэньюнь; Чен, Ювэнь; Тан, Цзин; Йе, Вэнь-Цай; ИП, Нэнси Ю.; Ши, Лей (5 июля 2013 г.). «Атипичный фактор обмена гуаниновых нуклеотидов Dock4 регулирует дифференцировку нейритов посредством модуляции динамики Rac1 GTPase и актина». Журнал биологической химии . 288 (27): 20034–20045. дои : 10.1074/jbc.M113.458612 . ISSN  0021-9258. ПМК 3707701 . ПМИД  23720743. 
  8. ^ Торияма, Мичинори; Козава, Сатоши; Сакумура, Юичи; Инагаки, Наоюки (18 марта 2013 г.). «Преобразование сигнала в силы для роста аксонов посредством Pak1-опосредованного фосфорилирования Shootin1». Современная биология . 23 (6): 529–534. дои : 10.1016/j.cub.2013.02.017 . hdl : 10061/8621 . ISSN  1879-0445. ПМИД  23453953.
  9. ^ Березин, Владимир (17 декабря 2009 г.). Структура и функция молекулы адгезии нервных клеток NCAM. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4419-1170-4.
  10. ^ abcdefghijk Такано, Тецуя; Сюй, Чунди; Фунахаси, Ясухиро; Намба, Такаши; Кайбути, Кодзо (15 июня 2015 г.). «Нейрональная поляризация». Разработка . 142 (12): 2088–2093. дои : 10.1242/dev.114454 . ISSN  0950-1991. ПМИД  26081570.
  11. ^ Аримура, Нарико; Кайбути, Кодзо (01 марта 2007 г.). «Нейрональная полярность: от внеклеточных сигналов к внутриклеточным механизмам». Обзоры природы Неврология . 8 (3): 194–205. дои : 10.1038/nrn2056. ISSN  1471-003X. PMID  17311006. S2CID  15556921.
  12. ^ аб Инагаки, Наоюки; Торияма, Мичинори; Сакумура, Юичи (1 июня 2011 г.). «Системная биология нарушения симметрии при формировании полярности нейронов». Развивающая нейробиология . 71 (6): 584–593. дои : 10.1002/dneu.20837. hdl : 10061/10669 . ISSN  1932-846X. PMID  21557507. S2CID  14746741.

Внешние ссылки